《第二次世界大战自由船的历史:有致命缺陷的船》

《第二次世界大战自由船的历史:有致命缺陷的船》
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自由号是第二次世界大战期间开发的一种所谓的“紧急”级舰船。自由级舰船被描述为“长相可怕”和“丑小鸭”,尽管如此,它还是代表了美国在战争早期的巨大工业力量。在极短的时间内建造了近3000艘船;第一艘船只用了70天就建成了。然而,从设计到建造的时间跨度很短,导致了船舶设计中出现了一些致命的缺陷,许多船舶由于脆性钢的失效而损失。

图片:维基共享-自由船在海上

自由阶级的设计

自由级的设计是为了填补美国迅速加强其战争努力时商船的空白。他们被指定为“EC2-S-C1”,EC代表紧急货物。这些船的设计是为了尽量减少劳动力和材料成本;这在一定程度上是通过用焊接代替铆钉来实现的。这是一项新技术,所以工人们缺乏经验,工程师们也没有什么数据可做。此外,由于男性参军,许多造船厂的劳动力被女性所取代。正因为如此,早期的船只花了相当长的时间来建造——帕特里克·亨利号花了244天——但最终平均建造时间降到了42天。

自由号航模使用了两个燃油锅炉,并由一个单螺旋桨蒸汽机推进,这使自由号航速达到11到11.5节。这些船长441.5英尺,横梁57英尺,吃水28英尺。他们的工作人员大约有44人,外加12到25名国民警卫队。武器装备有一门4或5英寸船尾炮,一门3英寸弓炮,两门37毫米弓炮和6门20毫米机枪。

自由船设计缺陷

许多早期的自由号船都受到甲板和船体裂缝的影响,确实有几艘船损失了。战争期间,约有1200艘船(约占所有自由级船的30%)出现裂缝,其中3艘船突然一分为二。虽然工人们在焊接船舶的方法上大都没有受过训练,但并不是工人们的错误造成了这些失败。相反,这些故障是由设计疏忽造成的。

剑桥大学工程学教授康斯坦斯·蒂珀(Constance Tipper)发现了故障的原因。她发现用于制造自由号轮船的钢材会发生脆化,材料会变得很脆。在北大西洋作业的船舶经常暴露在低于临界温度的温度下,这使失效机制从延展性变为脆性。由于船体是焊接在一起的,裂缝可以传播到很远的地方;这在铆接的船上是不可能的。

裂纹应力集中器导致了许多失效。许多裂纹都是在边缘形核,焊接位置旁边的一个舱口;裂纹边缘和焊缝本身都起到裂纹集中器的作用。造成失败的另一个因素是船舶的严重超载,这增加了船体上的压力。工程师们在船体上采用了几种加强材料来阻止裂纹的扩展和起爆问题。

战后自由船的使用

总共建造了2710艘自由船,预计寿命只有5年。其中有2400多艘顺利通过了战争,其中835艘进入了美国货运舰队。还有许多人进入了希腊和意大利的舰队。这些船只中有许多被遗留的地雷摧毁,这些地雷被遗忘或清除得不够。今天有两艘船幸存下来,都是作为博物馆用的船。它们现在仍然适合航海,其中一艘(耶利米·奥布莱恩号)于1994年从旧金山驶往英国。

来源

第二次世界大战期间由美国海事委员会建造的自由船

断裂-一些海事的例子

建造自由船的船厂